用于降低上行链路噪声的系统和方法

专利名称：用于降低上行链路噪声的系统和方法
用于降低上行链路噪声的系统和方法技术领域本申请总体上涉及噪声降低，特别涉及用于在有噪声的环境中 (例如在车辆中)降低通信设备的上行链路噪声的系统和方法。
背景技术：
日常生活中处处都在使用移动通信设备。 一个常见的使用移动通 信设备的方面是通常在有噪声的环境中使用移动通信设备。特别地， 通常在倾向于具有大量低电平背景噪声的诸如汽车、火车、飞机等类 似物的交通工具舱室内使用移动通信设备。因此，已经投入了很多金钱和努力来开发用于降低在有噪声的环 境中生成的通信信号中的噪声的系统和方法。这些系统和方法的范围 是从很简单的滤波到很复杂的数字信号处理算法。较复杂的算法通常 包括将信号分割为多个帧并对每个帧执行多种计算，以试图从每个帧 中去除噪声，从而从该信号中去除噪声。遗憾的是，较简单的方法典 型地并未去除足够的噪声或者导致了语音信号更不可理解；而较复杂 的方法典型地是计算密集的并且需要较大的处理能力和处理时间，以 产生调节的信号，其通常伴随着与从信号中去除噪声相关的不可预知 的努力。仍然需要有效且相对简单的(也即，较不计算密集的)用于降低 通信信号上的上行链路噪声的系统和方法。发明内容根据一个方面，提供了一种用于降低通信设备中的上行链路噪声 的方法，该方法包括在该通信设备处接收输入信号；估计通信设备 附近的噪声电平；基于估计的噪声电平对该输入信号进行滤波；以及基于估计的噪声电平对滤波的信号施加衰减。在特定的情况下，基于估计的噪声电平的滤波步骤可以包括搁架式(shelf)滤波。在另一特定情况下，基于估计的噪声电平的滤波步骤可以包括对于较高的估计的噪声电平，增加滤波深度。在另一特定情况下，基于估计的噪声电平的滤波步骤可以包括根 据预定函数来进行滤波。在这种情况下，该预定函数可以包括在估计的噪声电平的第一阈值之前施加OdB的滤波、以直线方式增加滤波、以 及在估计的噪声电平的第二阈值之后施加预定水平的滤波。更特别地， 该第一阈值可以近似为62dBA，该第二阈值可以近似为71dBA。在另一特定情况下，基于估计的噪声电平来施加衰减的步骤可以 包括对于较高的估计的噪声电平，增加衰减。更一般地，基于估计 的噪声电平来施加衰减的步骤可以包括根据预定函数来施加衰减。例 如，该预定函数可以包括在估计的噪声电平的第一阈值之前施加OdB的衰减、以直线方式增加衰减、以及在估计的噪声电平的第二阈值之后施加预定的衰减。此外，该第一阈值可以近似为70dBA，该第二阈 值可以近似为76dBA。根据另一方面，提供了一种用于降低移动通信设备中的上行链路噪声的系统，该系统包括用于估计该移动通信设备附近的噪声的噪 声估计器；用于从该移动通信设备的麦克风接收信号的可调滤波器； 用于从该可调滤波器接收滤波的信号的可调衰减模块；控制器，被配 置用于监测估计噪声并基于估计的噪声来调节可调滤波器和可调衰减 模块。在特定的情况下，可调滤波器可以包括搁架式滤波器。 在另一特定的情况下，控制器可以被配置用于基于估计的噪声的 预定函数来调节可调滤波器和可调衰减模块中的每一个。在另一特定的情况下，控制器可以被配置用于通过对于较高的估 计的噪声电平而增加滤波深度来调节可调滤波器。在这种情况下，用 于可调滤波器的预定函数可以包括在估计的噪声的第一阈值之后调节 该可调滤波器、以直线方式增加滤波、以及在估计的噪声的第二阈值之后施加预定的衰减。此外，该第一阈值可以近似为62dBA，该第二 阈值可以近似为71dBA。在另一特定的情况下，控制器可以被配置用于通过对于较高的估 计的噪声电平而增加衰减来调节衰减。在这种情况下，用于可调衰减 模块的预定函数可以包括在估计的噪声电平的第一阈值之后调节衰 减、以直线方式增加衰减、以及在估计的噪声电平的第二阈值之后施 加预定的衰减。此外，该第一阈值可以近似为70dBA，该第二阈值可 以近似为76dBA。


为了更好地理解这里描述的实施例并更清楚地示出如何实现这 些实施例，现在将以仅作为示例的方式，参照示出了示例性实施例的 附图，其中-图1是移动通信设备的示例性实施例的方框图；图2是图1的移动通信设备的通信子系统组件的示例性实施例的 方框图；图3是可以与图1的移动通信设备通信的无线网络的节点的示例 性实施例的方框图；图4是用于降低上行链路噪声的系统的示例性实施例的功能框图；图5是示出了可调滤波器的图示；图6是示出了根据估计噪声电平的函数而对可调滤波器的调节的 图示；图7是示出了根据估计噪声电平的函数而对可调衰减模块的调节 的图示；图8是列出了用于图5的系统的一个实施例的参数的表； 图9是示出了在使用图4的系统的实施例之前和之后的语音/噪声 信号的屏幕；图10是示出了在运行图4的系统的实施例时信号的频率响应的 图示；以及图11是用于降低上行链路噪声的方法的示例性实施例的流程图。
具体实施方式
应当理解，为了例证的简单和清楚，在认为适当之处可以在附图 中重复附图标记以指示相应或相似的元件或步骤。此外，提出了许多 特定的细节以提供对这里描述的示例性实施例的全面理解。然而，本 领域的普通技术人员应当理解，可以在没有这些特定细节的情况下实 现这里描述的实施例。在其它情况下，未详细地描述己知的方法、过 程和组件，以免对这里描述的实施例造成模糊。此外，本说明不应被 认为是以任何方式限定这里描述的实施例的范围，而仅是描述这里描 述的各个实施例的实施方式。某些实施例使用移动通信设备(这里有时表示为移动设备)，也 即具有先进的数据通信能力的双向通信设备，该双向通信设备具有以 无线或有线方式与其它计算设备进行通信的能力。该移动设备还可包 括用于语音通信的能力。根据该移动设备提供的功能，可以将该移动 设备表示为数据消息传递设备、具有数据消息传递能力的蜂窝电话、 无线因特网装置、或者(具有或不具有电话能力的)数据通信设备。 移动通信设备的示例包括蜂窝电话、蜂窝智能电话、无线信息组织器、 个人数字助理、手持无线通信设备、具有无线能力的笔记本计算机等。 典型地，该移动设备通过收发机站的网络与其它设备通信。该移动设备还可包括使用个人局域网(PAN)技术(例如红外、蓝牙等)与其 它移动设备或附属设备进行无线通信的能力。首先参照图l，这里示出了一个示例性实施方式中的移动设备100 的方框图。移动设备100包括许多组件，控制组件是控制移动设备100 的总体操作的主处理器102。通过通信子系统104执行包括数据和语 音通信的通信功能。通信子系统104接收来自无线网络200的消息并 发送消息至无线网络200。在移动设备100的某些实施方式中，根据 全球移动通信系统(GSM)和通用分组无线电业务(GPRS)标准来 配置通信子系统104。 GSM/GPRS无线网络是在世界范围内使用的。 可以使用的其它标准包括增强型数据GSM环境(EDGE)、全球移动电信业务(UMTS)、码分多址(CDMA)、以及集成数字增强网络 (iDENTM)标准。仍在定义新的标准，但是相信新的标准将具有与这 里描述的网络行为相类似的行为，本领域的技术人员应当理解，这里 描述的实施例可以使用未来开发的任何其它适当的标准。将通信子系 统104与无线网络200相连的无线链路代表一个或多个不同的射频 (RF)信道，该无线链路根据针对GSM/GPRS通信所规定的协议操 作。使用更新的网络协议，这些信道能够支持电路交换语音通信和分 组交换数据通信。尽管在某些实施方式中与移动设备100相关联的无线网络200是 GSM/GPRS无线网络，然而在其它实施方式中其它无线网络也可与移 动设备100相关联。例如，可以使用的不同类型的无线网络包括以数 据为中心的无线网络、以语音为中心的无线网络、以及通过相同的物 理基站可同时支持语音和数据通信的双模网络。组合的双模网络包括 而不限于码分多址(CDMA)或CDMA2000网络、iDEN网络、 GSM/GPRS网络(如上文所述)、以及未来的第三代(3G)网络(如 EDGE和UMTS)。以数据为中心的网络的 一 些其它示例包括 WiFi802.ll、 Mobitex頂和DataTACTM网络通信系统。其它以语音为中 心的数据网络的示例包括个人通信系统(PCS)网络，如GSM和时分 多址(TDMA)系统。主处理器102还与附加的子系统交互，该附加的子系统是例如随 机访问存储器(RAM) 106、闪存108、显示器110、辅助输入/输出 (I/O)子系统112、数据端口 114、键盘116、扬声器118、麦克风120、 短程通信122以及其它设备子系统124。移动设备100的某些子系统执行与通信相关的功能，而其它子系 统可以提供"常驻的"或设备上的功能。例如，显示器110和键盘116 可以用于与通信相关的功能(例如输入文本消息以用于在无线网络 200上进行传输)和常驻设备的功能(例如计算器或任务列表)。典型 地，将主处理器102使用的操作系统软件存储在诸如闪存108的永久 存储器中，可选地，该永久存储器可以是只读存储器(ROM)或类似 的存储元件(未示出)。本领域的技术人员应当理解，可以将该操作系统、特定的设备应用或其一部分临时地加载到诸如RAM 106的易失 性存储器中。在完成了所需的网络注册或激活过程之后，移动设备100可以通 过无线网络200发送和接收通信信号。网络接入与移动设备100的订 户或用户相关联。为了标识订户，移动设备100可能需要将SIM/RUIM 卡126 (也即订户身份模块或可拆卸用户身份模块)插入SIM/RUIM 接口 128，以便与网络通信。因此，SIM卡/RUIM126和SIM/RUIM接 口 128完全是可选的。SIM卡或RUIM126是一种传统的"智能卡"，可以用于标识移动 设备100的订户并使得移动设备100个人化。在没有SIM卡的情况下， 移动设备100并非完全可操作用于与无线网络200通信。通过将SIM 卡/RUIM126插入SIM/RUIM接口 128，订户可以访问所有订购的服 务。服务可以包括网页浏览和消息传递，例如电子邮件、语音邮件、 短消息服务(SMS)以及多媒体消息服务(MMS)。更多先进的服务 可以包括销售点终端、现场服务和销售能力自动化。SIM卡/RUIM126 包括处理器和用于存储信息的存储器。 一旦将SIM卡/RUIM126插入 SIM/RUIM接口 128， SIM卡/RUIM126就耦合到主处理器102。为了 识别订户，SIM卡/RUIM126包含某些用户参数，例如国际移动订户 身份(IMSI)。使用SIM卡/RUIM126的优点是订户不必受任何单个 物理移动设备的限制。SIM卡/RUIM126可以为移动设备存储附加的 订户信息，包括记事本(或日历)信息以及最近的呼叫信息。可选地， 还可将用户识别信息编程到闪存108中。除了操作系统功能之外，主处理器102还能够在移动设备100上 执行软件应用程序134。在移动设备100的制造期间，通常在移动设 备100上安装控制基本设备操作的软件应用程序134的子集(包括数 据和语音通信应用程序)。程序134可以包括电子邮件程序、网络浏览 器、附件阅读器等。移动设备100还包括设备状态模块136、地址簿138、个人信息 管理器(PIM) 140以及其它模块142。设备状态模块136可以提供持 久性，也即，设备状态模块136确保了将重要的设备数据存储在诸如闪存108的永久存储器中，以便在移动设备100被关机或掉电时不丢 失该数据。地址簿138可以提供用户的联系人列表的信息。对于地址 簿中给定的联系人，该信息可以包括姓名、电话号码、该联系人的工 作地址和电子邮件地址等。其它模块142可以包括配置模块(未示出) 以及可以与SIM/RUIM接口 128结合而使用的其它模块。PIM140具有用于组织和管理订户所关注的数据项目(例如但不 限于电子邮件、日历事件、约会和任务项目)的功能。PIM应用程序 具有经由无线网络200来发送和接收数据项目的能力。可以使用所存 储的和/或与主机系统相关的移动设备订户的相应数据项目，经由无线 网络200无缝地集成、同步和更新PIM数据项目。该功能在移动设备 100上创建了关于这种项目的镜像主机。这在该主机系统是移动设备 订户的办公计算机系统时是特别有益的。还可以通过无线网络200、辅助1/0子系统112、数据端口114、 短程通信子系统122或其他适当的设备子系统中的至少一个，将附加 的应用程序加载到移动设备100上。这种应用程序安装中的灵活性增 加了移动设备100的功能，并且可以提供增强的设备上的功能和/或与 通信相关的功能。例如，安全通信应用程序使得能够使用移动设备100 来执行电子商务功能和其它这种金融事务。数据端口 114使得订户能够通过外部设备或软件应用程序来设置 优先选择，并通过无需经由无线通信网络而向移动设备IOO提供信息 或软件下载，扩展了移动设备100的能力。例如，可以使用备用的下 载路径，经由直接的因此是可靠的且可信任的连接，将加密密钥下载 到移动设备100上，以提供安全的设备通信。数据端口 114可以是实现移动设备100与另一计算设备之间的数 据通信的任何适当的端口。该数据端口可以是串行或并行端口。在某 些示例中，数据端口 114可以是包括用于数据传输的数据线和可以提 供充电电流以向移动设备100充电的电源线的USB端口 。短程通信子系统122在不使用无线网络200的情况下提供移动设 备100与其它移动设备、计算系统或附属设备之间的通信。例如，子 系统122可以包括用于短程通信的无线发射机/接收机以及相关的电路和组件。短程通信标准的示例包括由红外数据协会(IrDA)所开发 的标准、蓝牙、以及由IEEE所开发的802.11标准族。这些短程通信 标准允许在移动设备与附属设备之间或之中形成无线连接，并且在某 些情况下，允许形成包括多个设备的个人局域网(PAN)。下面更详细 地描述了短程通信的建立。在使用中，接收的信号(例如文本消息、电子邮件消息、或网页 下载)将被通信子系统104处理并被输入至主处理器102。然后主处 理器102处理接收的信号以输出至显示器110或可选地输出至辅助I/0 子系统112。例如，订户还可以使用键盘116结合显示器110以及(可 能地)辅助I/O子系统112，来编写诸如电子邮件消息的数据项目。 辅助子系统112可以包括诸如触摸屏、鼠标、轨迹球、红外指纹检测 器、或具有动态按钮能力的滚轮的设备。优选地，键盘116是字母数 字键盘和/或电话型键盘。然而，也可以使用其它类型的键盘。可以经 由通信子系统104在无线网络200上传输所编写的项目。对于语音通信，除了将接收的信号输出至扬声器118并且由麦克 风120生成用于传输的信号之外，移动设备100的总体操作实质上是 类似的。也可以在移动设备100上实现可选的语音或音频I/O子系统， 例如语音消息记录子系统。尽管主要通过扬声器118实现语音或音频 信号输出，也可以使用显示器110以提供附加的消息，例如呼叫方的 身份、语音呼叫的持续时间、或其它与语音呼叫相关的信息。现在参照图2，示出了图1的通信子系统的示例性实施例的方框 图。通信子系统104包括接收机150和发射机152以及相关的组件， 例如一个或多个嵌入的或内部的天线元件154、156、本地振荡器(LOs) 158、以及用于无线通信的通信处理器160。通信处理器160可以是数 字信号处理器(DSP)。对通信领域的技术人员而言显而易见的是，对 通信子系统104的特定设计可取决于移动设备100意欲使用其进行操 作的通信网络。因此，应当理解，图2所示出的设计仅用作示例。将经由无线网络200、由天线154接收的信号输入至接收机150， 接收机150可以执行诸如信号放大、下变频、滤波、信道选择和模数 (A/D)转换的常见接收机功能。对接收信号的A/D转换允许更复杂的通信功能，例如将由通信处理器160执行的解调和解码。通信处理 器160以类似的方式处理(包括调制和编码)将要传输的信号。将这 些己处理的信号输入至发射机152用于数模(D/A)转换、上变频、 滤波、放大并经由天线156在无线网络200上传输。通信处理器160 不仅处理通信信号，而且提供接收机和发射机控制。例如，可以通过 在通信处理器160中实现的自动增益/衰减控制算法，自适应地控制向 接收机150和发射机152中的通信信号施加的增益/衰减。移动设备100与无线网络200之间的无线链路可以包含一个或多 个不同信道(典型地是不同的RF信道)以及在移动设备100与无线 网络200之间使用的相关协议。典型地由于总体带宽的限制和移动设 备IOO的有限的电池电力，RP信道是必须节约的有限资源。当移动设备IOO完全操作时，典型地，仅在发射机152向无线网 络200发送时接通或开启发射机152，否则关闭发射机152以节约资 源。类似地，周期性地关闭接收机150以节约电力，除非在指定的时 段期间需要接收机150接收信号或信息(如果有的话)。现在参照图3，无线网络200的节点的示例性实施方式的方框图 被示为202。在实践中，无线网络200包括一个或多个节点202。移动 设备100与节点202通信。在图3的示例性实施方式中，根据通用分 组无线电业务(GPRS)和全球移动系统(GSM)技术来配置节点202。 节点202包括具有相关塔站206的基站控制器(BSC) 204、被添加用 于在GSM中支持GPRS的分组控制单元(PCU) 208、移动交换中心 (MSC) 210、归属位置寄存器(HLR) 212、访问位置寄存器(VLR) 214、服务GPRS支持节点(SGSN)216、网关GPRS支持节点(GGSN) 218以及动态主机配置协议(DHCP) 220。该组件列表并不意味着是 GSM/GPRS网络内的每个节点202的组件的穷举列表，而是可以在通 过无线网络200的通信中使用的组件的列表。在GSM网络中，将MSC210耦合到BSC204和地面网络(例如 公用交换电话网络(PSTN) 222)以满足电路交换需求。经由PCU208、 SGSN216和GGSN218与公用或专用网络(因特网)224 (这里通常也 表示为共享的网络基础设施)的连接代表用于具有GRPS能力的移动设备的数据通路。在扩展而具有GPRS能力的GSM网络中，BSC204 还包含与SGSN216相连的分组控制单元(PCU) 208，用于控制分段、 无线电信道分配并满足分组交换需求。为了跟踪移动设备位置和用于 电路交换和分组交换管理的可用性，在MSC210和SGSN216之间共 享HLR212。由MSC210控制对VLR214的访问。站206是固定的收发机站。站206和BSC204共同形成了该固定 的收发机装置。该固定的收发机装置为通常被称为"小区"的特定覆 盖区域提供了无线网络覆盖。该固定的收发机装置经由站206将通信 信号传输至该固定的收发机装置的小区内的移动设备，并经由站206 接收来自该固定的收发机装置的小区内的移动设备的通信信号。该固 定的收发机装置通常在其控制器的控制下，根据特定的(通常是预定 的)通信协议和参数，对将被传输至移动设备100的信号执行诸如调 制以及(可能地)编码和/或加密的功能。类似地，如果有必要，该固 定的收发机装置对从其小区内的移动设备IOO接收的任何通信信号进 行解调以及(可能地)解码和解密。通信协议和参数对于不同节点可 以不同。例如， 一个节点可以使用与其它节点不同的调制方案并且以 与其它节点不同的频率操作。对于在特定网络注册的所有移动设备100，在HLR212中存储诸 如用户简档的永久配置数据。HLR212还包含每个注册的移动设备的 位置信息，并且可以査询HLR212以确定移动设备的当前位置。 MSC210负责一组位置区域，并将当前在其负责区域内的移动设备的 数据存储在VLR214中。此外，VLR24还包含与访问其它网络的移 动设备相关的信息。VLR214中的信息包括从HLR212传输至VLR214 的永久的移动设备数据的一部分，以便于更快的访问。通过将附加的 信息从远程的HLR212节点移至VLR214，可以减少这些节点之间的 业务量，因此可以提供具有更快的响应时间且同时需要使用更少的计 算资源的语音和数据服务。SGSN216和GGSN218是被添加用于GSM内的GPRS支持(也 即分组交换数据支持)的元件。无线网络200内的SGSN216和MSC210 通过跟踪每个移动设备100的位置而具有类似的职责。SGSN216还对无线网络200上的数据业务执行安全功能和访问控制。GGSN218提供 了与外部分组交换网络之间的网络连接，并经由在无线网络200内运 行的因特网协议(IP)骨干网与一个或多个SGSN216相连。在正常的 操作期间，特定的移动设备100必须执行"GPRS附着"以获取IP地 址和访问数据服务。在电路交换语音信道中不存在这种需求，这是由 于使用集成服务数字网络(ISDN)地址来对输入和输出的呼叫进行路 由。当前，所有具有GPRS能力的网络使用专用的动态分配的IP地址， 从而需要DHCP服务器220与GGSN218相连。存在用于动态IP分配 的诸多机制，包括使用远程认证拨入用户服务(RADIUS)服务器和 DHCP服务器的组合。 一旦完成了 GPRS附着，就建立了从移动设备 100经由PCU208和SGSN216到达GGSN218内的接入点(APN)的 连接。APN代表可以访问直接因特网兼容服务或专用网络连接的IP 隧道的逻辑终点。APN还代表用于无线网络200的安全机制，其中必 须将每个移动设备IOO分配给一个或多个APN，并且在未首先执行至 移动设备100被授权使用的APN的GPRS附着的情况下，移动设备 100不能交换数据。可以认为APN与诸如"myconnection.wireless.com" 的因特网域名相类似。一旦完成了 GPRS附着，就创建了隧道，并且使用IP分组可支持 的任何协议，在标准IP分组内交换所有业务。这包括隧道方法，例如 在虚拟专用网(VPN)使用的某些IPSecurity (IPsec)连接的情况下 的基于IP的IP。这种隧道也被称为分组数据协议(PDP)上下文，并 且在无线网络200中存在有限数量的这种可用的隧道。为了最大化对 PDP上下文的使用，无线网络200将针对每个PDP上下文运行空闲定 时器以确定是否在用(activity)。当移动设备IOO未使用其PDP上下 文时，可以释放PDP上下文并将IP地址返回至由DHCP服务器220 管理的IP地址池。将上文所述的通常的移动设备环境用作通信的示例性环境，来描 述用于降低上行链路噪声的系统和方法的示例性实施例。应当理解， 用于降低上行链路噪声的系统和方法还可用于在有噪声的环境中使用 的其他通信系统中。图4是用于降低上行链路噪声的系统300的示例性实施方式的方 框图。该系统300包括噪声估计器305、可调滤波器310、可调衰减模 块315以及控制器320。系统300设置在移动设备100的麦克风120 与移动设备100内的另外的处理元件(图4中未示出)之间。如图4所示，麦克风120接收语音加噪声的复合信号并将该信号 传递至可调滤波器310，同时还将该信号发送至噪声估计器305。噪声 估计器305监测该信号以创建对麦克风120的环境中的信号电平的估 计。将来自噪声估计器305的对噪声的估计提供给控制器320，控制 器320基于所提供的噪声估计的预定函数来调节可调滤波器310。将 可调滤波器310应用于来自麦克风的信号，并将滤波的信号发送至可 调衰减模块315。还基于估计的噪声电平的预定函数来调节可调衰减 模块315。然后发送调节的信号以用于进一步的处理。应当理解，例 如，这里描述的系统300可以是移动设备100的通信子系统104的一 部分，并且进一步的处理可以包括对用于传输的信号的准备等。噪声估计器305可以是任何当前可用的或以后所开发的噪声估计 器。例如，已知的噪声估计器监测信号、估计在谈话中何时有中断、 并使用谈话中的这些中断期间的声音电平的平均作为对麦克风和/或 人谈话的环境中的背景噪声的估计。在本实施方式中，噪声估计器监 测来自麦克风120的信号，然而该噪声估计器还可能以其它方式监测 噪声电平，例如通过分离的麦克风(未示出)。可调滤波器310还可以是已知的或以后开发的可调滤波器。在特 定情况下，该可调滤波器310是从信号中滤除低频声音的高通滤波器。 图5示出了可以在系统300中使用的一种示例性高通搁架式滤波器的 相关特性。如上文所提及的，由控制器320基于估计的噪声电平的预 定函数来调节该可调滤波器310。图6示出了可以由控制器320使用以调节可调滤波器310的简单 的直线函数。 一般而言，当噪声电平较低时，.不向信号施加滤波。在 达到第一阈值后，滤波开始并且逐渐增加，直到达到第二阈值，在第 二阈值之后，滤波将保持在预定的程度。例如，如图5所示，滤波器将允许较高的频率通过(OdB的衰减)并且对较低频率进行诸如20dB的衰减。应当理解，控制器320也可 以基于噪声电平来调节可调滤波器310的过渡频率或截至频率。因此， 在较低的噪声电平处，可以以较小的频率范围和较低的振幅来施加滤 波，而在较高的噪声电平处，滤波可以覆盖较大的频率范围和并处于 较高的振幅。当控制器320正在一范围内对可调滤波器310进行控制 时，最简单的函数通常是直线函数，以便随着噪声电平增加，增加滤 波器振幅并且逐渐滤除较低的频率。然而，各种其它函数也是可能的， 并且所使用的可调滤波器320的类型以及滤波的振幅和频率可以根据 环境中的噪声的类型而变化。在关于交通工具的噪声(倾向于是低频噪声)的特定情况下，使 用高通可调滤波器来降低低频噪声被认为在增加上行链路上的语音可 理解性方面是惊人地有效的。如同可调滤波器310 —样，可调衰减模块315也可以是传统的或 此后开发的组件。提供可调衰减模块315以使得控制器320可以基于 噪声电平的预定函数来调节滤波的信号的衰减。用于调节可调衰减模 块315的预定函数可以与用于调节可调滤波器310的预定函数相同、 相类似或不相同。在传统的系统中，通常使用增益模块以增加/放大信 号，但是，与可能被认为是适当的实施方式相反，在本实施方式中， 实际上随噪声电平增加而增加衰减。因此，在较低噪声的环境中，将 衰减设置为中等的(neutml)。随着环境中的噪声电平增加，控制器 320调节可调衰减模块315,以根据噪声电平的预定函数将衰减调节得 更高，并且继续增加衰减直至达到预定阈值。图7示出了可以被控制 器320使用以基于估计的噪声电平来调节衰减的示例性的简单的直线 函数。尽管该示例性实施方式关注于包括用于在估计的噪声电平 (ENL)与滤波深度和衰减之间转换的两个阈值和线性(在log/dB域 中)函数的滤波和衰减功能，本领域的技术人员应当理解，存在可以 使用的各种其它函数或变化。例如，为了在不过度增加计算复杂度的 前提下提供更复杂的函数，可以考虑一类分段线性函数。还可以实现 连续函数或分段连续函数。此外，应当理解，还可以按照ENL的函数来调节可调滤波器的"过渡"频率和/或截止频率。此外，可以基于ENL来使用和/或改变其它滤波器形状，例如，可以按照ENL的函数 对可调滤波器310进行预加重。按照渐增的噪声的函数而增加衰减的原因与被称为Lombard效应 的现象相关。Lombard效应是人类谈话者在有噪声的环境中将典型地 提高他/她的音量的现象的名称。有利于这里的示例性实施例的该 Lombard效应的所关注的方面是，人类说话者通常将他/她的语音相对 于他们通常的谈话语音所提高的水平比噪声相对于无噪声的环境所高 出的水平更高。因此，对包含语音和噪声的信号的衰减的增加将会在 减少噪声的影响的同时改进语音的清晰度。令人关注地是，实验已经示出了，在有噪声的环境中，具有搁 架式滤波和渐增的衰减的组合的示例性实施例的系统300已经在噪声 降低方面具有惊人的效果。在使用具有图8的表所示的参数的示例性系统300所进行的实验 中，如图9所示，该系统300能够在信号的噪声本底(floor)中产生 近似于10dB的噪声降低。图9示出了在应用系统300之前和之后的 语音信号和噪声。在该特定实施例中，可调滤波器310是具有1200Hz 的截止频率(Fc)、 0dB的最小衰减和9dB的最大衰减以及62dBA的 偏移量的搁架式滤波器。控制器320控制可调滤波器310，以使得针 对低于Fc的所有频率，估计的噪声电平每增加ldB，衰减增加1.5dB。 在频率方面，将可调滤波器310设置为在语音波段的起始处开始并在 Fc处结束。类似地，将可调衰减模块315设置为提供ODb的最小衰减 和3dB的最大衰减，并具有70dB的偏移量。可调衰减模块315的偏 移量高于可调滤波器310的偏移量，这是因为对整个波段施加衰减。 控制器320控制可调衰减模块315，以使得估计的噪声电平每增加 ldB，衰减增加0.5dB。图10示出了如上文的实验所启用的系统300 的典型的上行链路频率响应。图11是用于降低通信设备中的上行链路噪声的示例性方法1100 的流程图。通常可以根据上文对系统300的描述来理解该方法1100。 然后，提供图11以便更加清楚。该方法1100在接收到信号时开始(1110)，例如在该通信设备的麦克风处接收到信号。在1120处，检 测该通信设备的环境中的环境噪声电平。在1130处，基于检测到的噪 声电平来对该信号进行滤波。然后在1140处，基于检测到的噪声电平 来对该信号进行衰减。然后在1150处由该通信设备传输该信号。应当 理解，优选地，以自适应的方式执行该方法，以使得在将要传输的该 信号的持续期间近似于连续地执行该滤波和衰减。应当理解，可以通过(例如存储器中的或计算机可读介质上的) 软件或硬件或软件和硬件的某种组合来实施该系统300和方法1100。 类似地，可以在微处理器102或移动设备100的通信子系统104或其 组件中提供系统300，和/或由微处理器102或移动设备100的通信子 系统104或其组件来执行方法1100 (例如，通信子系统104可以已经 包括可以相应修改的可调衰减模块)。此外，系统300的组件可以是模 拟组件或数字组件。本领域的技术人员应当理解，在数字组件的情况 下，通常在模拟麦克风与系统300之间提供模数转换器。应当理解，可以对这里描述和示出的示例性实施方式进行各种修 改，而不背离所附的权利要求的一般范围。特别地，应当理解，虽然 已经描述了用于移动通信设备的实施方式，但是实施方式可以普遍地 应用于在有噪声的环境中使用的通信设备。
权利要求
1、一种用于降低通信设备中的上行链路噪声的方法，所述方法包括在所述通信设备处接收输入信号；估计通信设备附近的噪声电平；基于估计的噪声电平来对所述输入信号进行滤波；以及基于估计的噪声电平来对滤波的信号施加衰减。
2、 根据权利要求1所述的方法，其中，所述基于估计的噪声电 平来进行滤波的步骤包括以下中的任意一个搁架式滤波、对于较高 的估计的噪声电平增加滤波深度、或者根据预定的函数进行滤波。
3、 根据权利要求2所述的方法，其中，所述预定的函数包括在 估计的噪声电平的第一阈值之前施加0dB的滤波、以直线方式增加滤 波、以及在估计的噪声电平的第二阈值之后施加预定水平的滤波。
4、 根据权利要求3所述的方法，其中，所述第一阈值近似为 62dBA，所述第二阈值近似为71dBA。
5、 根据权利要求l所述的方法，其中，所述基于估计的噪声电 平来施加衰减的步骤包括对于较高的估计的噪声电平，增加衰减； 或者根据预定的函数来施加衰减。
6、 根据权利要求5所述的方法，其中，所述预定的函数包括在 估计的噪声电平的第一阈值之前施加0dB的衰减、以直线方式增加衰 减、以及在估计的噪声电平的第二阈值之后施加预定的衰减。
7、 根据权利要求6所述的方法，其中，所述第一阈值近似为 70dBA，所述第二阈值近似为76dBA。
8、 一种用于降低移动通信设备中的上行链路噪声的系统，所述 系统包括，用于估计所述移动通信设备附近的噪声的噪声估计器；用于从所述移动通信设备的麦克风接收信号的可调滤波器；用于从所述可调滤波器接收滤波的信号的可调衰减模块；控制器，被配置用于-监测估计的噪声；以及基于估计的噪声来调节所述可调滤波器和所述可调衰减模块。
9、 根据权利要求8所述的系统，其中，所述可调滤波器包括搁 架式滤波器。
10、 根据权利要求8所述的系统，其中，所述控制器被配置用 于基于估计的噪声的预定函数来调节所述可调滤波器和所述可调衰减 模块中的每一个。
11、 根据权利要求8所述的系统，其中，所述控制器被配置用 于通过对于较高的估计的噪声电平而增加滤波深度、或者基于估计的 噪声的预定函数，来调节所述可调滤波器。
12、 根据权利要求11所述的系统，其中，用于所述可调滤波器 的预定函数被配置用于在估计的噪声的第一阈值之后调节所述可调 滤波器、以直线方式增加滤波、以及在估计的噪声的第二阈值之后施 加预定的衰减。
13、 根据权利要求12所述的系统，其中，所述第一阈值近似为 62dBA，所述第二阈值近似为71dBA。
14、 根据权利要求8所述的系统，其中，所述控制器被配置用 于通过对于较高的估计的噪声电平而增加衰减来调节所述衰减，或 者用于根据估计的噪声的预定函数来调节所述衰减。
15、 根据权利要求14所述的系统，其中，用于所述可调衰减模 块的预定函数被配置用于在估计的噪声电平的第一阈值之后调节衰 减、以直线方式增加衰减、以及在估计的噪声电平的第二阈值之后施 加预定的衰减。
16、 根据权利要求15所述的系统，其中，所述第一阈值近似为 70dBA，所述第二阈值近似为76dBA。
17、 一种存储有指令的计算机可读介质，当在处理器上执行所 述指令时使得所述处理器执行权利要求1-7任一所述的方法。
18、 一种具有权利要求8-16任一所述的系统的通信设备。
全文摘要
一种用于降低移动通信设备中的上行链路噪声的系统和方法，该系统包括用于估计该移动通信设备附近的噪声的噪声估计器；用于从该移动通信设备的麦克风接收信号的可调滤波器；用于从该可调滤波器接收滤波的信号的可调衰减模块；控制器，被配置用于监测估计的噪声以及基于估计的噪声来调节可调滤波器和可调衰减模块。特别地，该控制器可以被配置用于通过对于较高的估计的噪声电平而增加滤波深度来调节可调滤波器，并且通过对于较高的估计的噪声电平而增加衰减来调节衰减。
文档编号G10L21/02GK101222235SQ20071019367
公开日2008年7月16日 申请日期2007年11月23日 优先权日2006年11月24日
发明者乔治·曼卡鲁斯, 查德·塞甘, 西恩·西蒙斯 申请人:捷讯研究有限公司